Le Green Bank Telescope (GBT) de la NSF a révélé de nouvelles informations sur de mystérieuses bulles radio entourant un trou noir supermassif.
Dans un nouvel article étudiant l’amas de galaxies MS0735, « Nous examinons l’une des explosions les plus énergétiques jamais vues d’un trou noir supermassif », déclare Jack Orlowski-Scherer, auteur principal de cette publication, « C’est ce qui se passe lorsque vous alimente un trou noir et il crache violemment une énorme quantité d’énergie. » Au moment de l’étude, Jack était étudiant diplômé à l’Université de Pennsylvanie et est maintenant chargé de recherche à l’Université McGill à Montréal, au Québec.
Les trous noirs supermassifs se trouvent profondément dans les centres des énormes galaxies au cœur des amas de galaxies. Les atmosphères remplies de plasma des amas de galaxies sont incroyablement chaudes – environ 50 millions de degrés Celsius – mais ces températures chaudes se refroidissent généralement avec le temps, permettant à de nouvelles étoiles de se former. Parfois, le trou noir réchauffe le gaz qui l’entoure par de violentes explosions provenant de son centre, empêchant le refroidissement et la formation d’étoiles, dans un processus appelé rétroaction.
Ces jets puissants creusent d’immenses cavités dans le milieu chaud de l’amas, poussant ce gaz chaud plus loin du centre de l’amas et le remplaçant par des bulles émettrices de radio. Déplacer un si grand volume de gaz nécessite une énorme quantité d’énergie (plusieurs pour cent de l’énergie thermique totale dans le gaz de l’amas), et comprendre d’où vient cette énergie est d’un grand intérêt pour les astrophysiciens. En apprenant davantage sur ce qui reste derrière le remplissage de ces cavités, les astronomes peuvent commencer à déduire ce qui les a causées en premier lieu.
L’équipe d’astronomes a utilisé le récepteur MUSTANG-2 sur le GBT pour imager MS0735 en utilisant l’effet Sunyaev-Zeldovich (SZ), une distorsion subtile du rayonnement de fond cosmique des micro-ondes (CMB) due à la diffusion par les électrons chauds dans le gaz de l’amas. Pour le contexte, le CMB a été émis 380 000 ans après le Big Bang, et est la rémanence de l’origine de notre univers il y a 13,8 milliards d’années. Autour de 90 GHz, où MUSTANG-2 observe, le signal d’effet SZ mesure principalement la pression thermique.
« Grâce à la puissance de MUSTANG-2, nous pouvons voir dans ces cavités et commencer à déterminer précisément de quoi elles sont remplies et pourquoi elles ne s’effondrent pas sous la pression », explique Tony Mroczkowski, astronome à l’Observatoire européen austral. qui faisait partie de cette nouvelle recherche.
Ces nouvelles découvertes sont l’imagerie SZ haute fidélité la plus profonde à ce jour de l’état thermodynamique des cavités dans un amas de galaxies, renforçant les découvertes précédentes selon lesquelles au moins une partie du support de pression dans les cavités est due à des sources non thermiques, telles que des particules relativistes. , les rayons cosmiques et la turbulence, ainsi qu’une petite contribution des champs magnétiques.
« Nous savions que c’était un système passionnant lorsque nous avons étudié le noyau radio et les lobes à basses fréquences, mais nous commençons seulement maintenant à voir l’image complète », explique la co-auteure Tracy Clarke, astronome au US Naval Research Laboratory et VLITE. Scientifique du projet qui a co-écrit une précédente étude radio de ce système.
Contrairement aux recherches antérieures, une nouvelle imagerie produite par le GBT envisage la possibilité que le support de pression dans les bulles puisse être plus nuancé qu’on ne le pensait auparavant, mélangeant à la fois des composants thermiques et non thermiques. En plus des observations radio, l’équipe a incorporé les observations de rayons X existantes de l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA, qui fournissent une vue complémentaire du gaz vu par MUSTANG-2.
Les futures observations sur plusieurs fréquences peuvent établir plus précisément la nature de l’exotisme de l’éruption du trou noir. « Ce travail nous aidera à mieux comprendre la physique des amas de galaxies et le problème de rétroaction du flux de refroidissement qui dérange beaucoup d’entre nous depuis un certain temps », ajoute Orlowski-Scherer.
Ce travail est publié dans le dernier numéro de la revue de Astronomie & Astrophysique.
Plus d’information:
John Orlowski-Scherer et al, GBT/MUSTANG-2 Imagerie de résolution 9″ de l’effet SZ dans MS0735.6+7421, Astronomie & Astrophysique (2022). DOI : 10.1051/0004-6361/202244547
Fourni par Green Bank Observatory